氯霉素的制备-氯霉素的合成工艺技术

氯霉素不同合成路线的比较一、以具有苯甲基结构的化合物为原料的合成路线路线1：以对硝基苯甲醛与甘氨酸为起始原料的合成路线。（一）以对硝基苯甲醛为起始原料的合成路线路线评价：优点：合成步骤少，所需物料品种与设备少。缺点：缩合时消耗过量的对硝基苯甲醛，若减少用量，则得到的产物全是不需要的赤型对映体，另外，还需要解决还原剂钙硼氢等原料的来源问题。路线2：以对硝基肉桂醇的合成路线评价：本路线使用符合立体构型要求的反式对硝基肉桂醇为中间体合成步骤不多，各步收率不低是一条有发展前途的合成路线。二、以具有苯乙基结构的化合物为原料的合成路线（一）以乙苯为原料的合成路线1.

以乙苯为起始原料经对硝基苯乙酮的合成路线评价：起始原料价廉易得，各步反应收率较高，技术条件要求不高。缺点：合成步骤较多，产生大量的中间体及副产物。（二）以苯甲醛为起始原料的合成路线评价：最后引入硝基，需要在低温下进行，需要制冷设备，这是其缺点。2、以乙苯为起始原料经对硝基苯乙酮肟的合成路线评价：硝基乙苯的异构体不需分离，成肟后对位体沉淀析出，而邻位体留在母液中，可省去分离步骤。缺点：本法工艺过程复杂，原料品种种类较多，而且邻位体的综合利用较困难。（二）以苯乙烯为起始原料的合成路线1.从苯乙烯出发经a-羟基苯乙胺的合成路线评价：该路线优点是原料苯乙烯价廉易得，合成路线较简单且各步收率较高。若硝化反应采用连续化工艺，则收率高，耗酸少，生产过程安全。缺点：胺化一步收率不够理想。2.

从苯乙烯出发制成β-卤代苯乙烯经Prins反应的合成路线Prins反应：评价：合成步骤较短，从苯乙烯出发经8步反应得到氯霉素，较从乙苯出发少了3步反应。缺点：需用高压反应设备及高真空蒸馏设备。小结：氯霉素的合成路线中有工业价值的中间体甚多。本章将对以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素的工艺原理分节叙述。第三节对硝基苯乙酮的生产工艺原理及其过程一、对硝基乙苯的制备1.工艺原理讨论：可能的副产物有哪些？？？副产物分析：副产物：二硝基乙苯酚2.

反应条件及影响因素(1).温度对反应的影响温度控制在40-45℃,要有良好的搅拌和冷却措施.(2).配料比乙苯:硝酸=1:1.05（接近理论量）

3.

工艺过程(1).混酸的配制将水加入到92%的浓硫酸中,不断搅拌及冷却,至35℃以下,继续加96%的硝酸,使硫酸和硝酸的含量达到规定浓度.注意！配制混酸时，要将水以细流加到酸中。(2).

反应过程铸铁硝化锅中,先加入乙苯,降温至28℃,滴加混酸,控温30-35℃,之后升温至40-45℃,搅拌保温1h,冷却至20℃,静置分层.(3).

产品分离硝化反应结束后,冷却至20℃,静置分层,分去下层废酸,用水洗去硝化产物中的残留酸,再用碱洗去酚类,最后用水洗去残留碱,送往蒸馏岗位.将水及未反应的乙苯减压蒸出,余下的部分送往高效分馏塔,压力5.3×103Pa以下,塔顶馏出邻硝基乙苯,塔底的高沸物再进行一次减压蒸馏,得对硝基乙苯.二、对硝基苯乙酮的制备1、工艺原理2.工艺过程醋酸锰的制法:CaCO3和10%的醋酸锰溶液混匀,发生吸附,过滤,干燥得到.硬脂酸钴的制法:硬脂酸钠醇溶液加入到硝酸钴溶液中,析出硬脂酸钴的沉淀,洗去NO3-,干燥得到.催化剂用量:硬脂酸钴,醋酸锰各为对硝基乙苯的十万分之五.反应温度:升温到150℃激发反应,反应开始后,维持135℃反应.对硝基苯甲酸的去除:Na2CO3溶液洗.第四节对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮的生产工艺原理及其过程一.对硝基-α-溴代苯乙酮的制备1.

工艺原理讨论：反应机理如何分析？？？反应历程2.工艺过程:溴化罐中加入对硝基苯乙酮和氯苯(含水量低于0.2%),搅拌下加少量溴素(全量的2-3%).

红棕色的溴素颜色消失时,表示反应开始.保温27±1℃,逐渐加入其余的溴素.加溴素时产生的溴化氢用真空抽出,以水吸收,制成氢溴酸.

溴素加完后继续反应1h,升温至35-37℃,通压缩空气排除反应液中的溴化氢.静置半小时,将澄清的反应液进行下一步成盐反应,罐底残液用氯苯洗涤、套用.二.对硝基-α-溴代苯乙酮六次甲基四胺盐的制备工艺过程:将对硝基-α-溴代苯乙酮的氯苯溶液加入干燥的反应罐中,搅拌下加入六次甲基四胺,33~38℃反应1h.成盐的产物无需过滤,冷至18~29℃,直接应用于下步反应.三.对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐的制备讨论：为何不直接用NH3进行氨化？？？工艺过程:将浓盐酸加入到搪玻璃的反应罐中,降温至7-9℃,搅拌下加入“成盐物”,成盐物转化成颗粒状,停止搅拌,分出氯苯.氯苯经氯化钠干燥,循环使用.加入乙醇,32-34℃反应5h,反应液中酸含量保持在2.5%左右.反应完毕后,分出二乙醇缩甲醛,加适量水搅拌,冷至-3℃,离心分离,得水解物.四.对硝基-α-乙酰氨基苯乙酮的制备加料顺序乙酰化试剂的选择

工艺过程:反应釜中加水,冷至0-3℃,加入“水解物”,将结晶块打碎成浆状,加入乙酸酐,搅拌均匀后,再先慢后快加入38-40%的乙酸钠溶液.在18-22℃反应1h,反应液冷至10-13℃,析出乙酰化物的结晶.小结五.对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮的制备

工艺过程:将乙酰化物加水调成糊状,pH=7,甲醇加入反应罐中,升温至28-33℃,加入甲醛溶液,随后加入乙酰化物及碳酸氢钠,pH=7.5.显微镜观察结晶的形状,确认反应终点.反应结束后,降温至0-5℃,离心过滤,得到对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮.氯霉素的生产工艺氯霉素生产工艺及其过程一、对硝基乙苯的制备（硝化）1、工艺原理产物有：邻位、对位和间位硝基乙苯，二硝基乙苯注意事项：硝酸用量不宜过多，硫酸的脱水值（DVS）不能过高，控制在2.56。DVS是混酸中的硝酸完全硝化生成水后，废硫酸中硫酸和水的计算质量比。需要良好的搅拌及冷却设备2、工艺过程配料比：乙苯:硝酸:硫酸:水=1:0.618:1.219:0.108混酸的配制注意加料顺序、控制温度、酸配比反应硝化罐——旋浆式搅拌先加乙苯，后滴加混酸。控制温度反应1h后处理分层水洗残留酸，碱洗酚类、水洗残留碱氯霉素生产工艺及其过程蒸馏减压正出乙苯和水分馏减压分馏——顶部馏出邻硝基乙苯塔底的高沸物再减压精馏得对硝基乙苯3、反应条件及影响因素温度对反应的影响放热反应，温度过高会导致副产物生成，如邻位、二硝基化合物、酚等，甚至爆炸处理方法搅拌有效冷却配料比对反应的影响硝酸的用量不宜过多，避免产生二硝基乙苯乙苯质量对反应的影响乙苯含量要高于95%外观、水分等指标要符合质量标准安全问题防爆、防腐蚀配制混酸和硝化反应时中途不能停止搅拌和冷却，如中途停电，应立即停止加酸蒸馏完毕，不得在高温下解除真空放入空气，以免热的残渣（含多硝基化合物）氧化爆炸1、工艺原理副反应游离基反应链的引发连的增长链的终止二、对硝基苯乙酮的制备2、工艺过程配料比对硝基乙苯:空气:硬脂酸钴:醋酸锰=1:适量:5.33×10-5:5.33×10-5加料通空气、搅拌定期化验反应液中的含酮量与含酸量反应终点：当含酮量由最高峰开始下降稍冷、卸料80-90℃下缓缓加入碳酸钠饱和水溶液调至pH7.8-8冷却至室温，冷冻至-3℃结晶过滤二、对硝基苯乙酮的制备溶解、15%碳酸钠调pH7-7.5,冷至5℃，过滤洗涤、干燥得对硝基苯乙酮熔点78-80℃、含量96%以上、收率57-58.7%滤液酸化回收对硝基苯甲酸3、反应条件及影响因素（1）催化剂的作用硬脂酸钴具有催化性能好，选择性高，产物对硝基苯乙酮含量高，副产物含量低催化剂用量少、反应温度低、反应速度快、周期短、反应平稳易控制，产区的质量提高（2）反应温度反应维持在既不过分激烈又均匀出水的程度（3）反应压力反应分子数减少的反应，加压对反应有利0.5MPa。大于0.5MPa对提高产物含量不显著（4）抑制物苯胺、酚类、铁盐注意事项硬脂酸质轻，为防止投料飞扬损失，预先将其与等量的对硝基乙苯拌和，然后加入反应塔三、对硝基-α-溴代苯乙酮的制备1、工艺原理副反应第2步副反应对生产有利三、对硝基-α-溴代苯乙酮的制备离子型反应加成、消除存在一段诱导期1.工艺过程配料比对硝基苯乙酮：溴：氯苯=1：0.96：9.53加氯苯和对硝基苯乙酮，溶酮约30min加少量溴，诱导开真空加溴1-1.5h内加完继续反应1h排溴化氢2h静置0.5h、待成盐反应2.反应条件及影响因素（1）水分的影响水分对反应不利（延长诱导甚至不反应）。水分控制在0.2%以内（2）金属的影响金属离子存在能引起芳香环的溴代反应。（3）对硝基苯乙酮质量的影响若不合格，会造成溴化物残渣过多，收率低，甚至影响下一步的成盐反应控制指标：熔点、水分、含酸量、外观等3.注意事项溶酮、调温时严禁使用蒸气釜内无母液时，不得先投对硝基苯乙酮和溴如遇诱导困难，可采取静置、适当增加诱导溴量、提高温度至36℃左右，加入适量的已反应的溴化液或溴化残渣、分离水分等措施。避免混入金属杂质四、对硝基-α-溴代苯乙酮六次甲基四胺的制备1、工艺原理2、工艺过程配料比溴化物：六次甲基四胺（乌托品）=1：0.86步骤投料——成盐母液、六次甲基四胺冷盐水冷却至5-15℃抽入溴化液33-38℃反应1h反应毕测终点冰盐水冷冻至18-20℃送下一步反应岗位反应终点测定3、反应条件及影响因素（1）水和酸对成盐反应的影响水和酸的存在能使乌托品分解成甲醛（2）温度影响成盐反应的最高温度不得超过40℃4、注意事项 溴化液pH及溴化氢含量必须合格，残渣分净，洗液归入本批成盐反应的最高温度不得超过40℃本反应忌水忌酸五、对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐的制备1、工艺原理盐酸浓度越大，反应越易生成伯胺，且反应速率也较快水解后，HCl应保持在2%左右当HCl<1.7%，有游离氨基物产生，发生双分子缩合，被空气氧化为紫红色吡嗪化合物所以水解物不能由对硝基-α-溴代苯乙酮用氨解方法制取乙醇的作用：与甲醛缩合生产不溶于水的缩醛2、工艺过程配料比成盐物：盐酸：乙醇=1：2.44：3.12步骤加盐酸，降温至7-9℃搅拌、压入成盐物12-18℃进行结晶分层静置分出氯苯母液（洗涤脱水后套用）加乙醇，控温32-34℃反应5h3h后测酸含量，酸度控制在2.5-3.5%反应毕，降温至28℃，停止搅拌静置，分离酸性母液加入40-50℃的温水搅拌得缩醛抽出缩醛，于33-36℃保温反应0.5h冷至-3℃，离心分离3、反应条件及影响因素酸度和用量的影响强酸下反应4、注意事项（1）盐酸量与反应酸度应严格控制，如遇成盐岗位补加乌托品，应适量补加盐酸（按1：1补加）（2）若反应中母液的量少，可采取加盐盐析的办法或增加洗涤次数（3）水解物中铵盐、盐酸、缩醛等含量过多会直接影响下步乙酰化六、对硝基-α-乙酰氨基苯乙酮的制备1、工艺原理硝基的存在降低了氨基的反应活性，采用强酰化剂醋酸酐先将水、醋酸酐与氨基物盐酸盐混悬，在逐渐加入醋酸钠，防止双分子缩合反应2、工艺过程配料比水解物：醋酸酐：醋酸钠=1：1.08：3.8步骤加母液冷至0-3℃，加入水解物搅拌，加入醋酐在30min内，先慢后快地加入38-40%的醋酸钠溶液在18-22℃反应1h，测反应终点。冷却至10-13℃，析出晶体，过滤，常温水洗在10℃下用1-1.5%碳酸氢钠洗结晶液pH为710℃以下的清水冲洗至pH=7甩干称重交缩合岗位。滤液回收醋酸钠终点测定3、反应条件及影响因素（1）pHpH过低，反应物会进一步缩合pH过高，氨基酮和乙酰化物都会发生双分子缩合（2）加料次序和加乙酸钠的速度加乙酸酐和乙酸钠的次序不能颠倒严格控制加醋酸钠的速度4、注意事项先加醋酸酐，再加醋酸钠水解物打浆时，pH必须调至4-5，严格控制加醋酸钠的速度乙酰化物中和后的酸碱度将影响下步缩合反应碱的用量及pH值，因此必须保证乙酰化物为中性，且不应混有水解物。乙酰化物应避光贮存七、对硝基-α-乙酰氨基-β-苯丙酮的制备1、工艺原理碱催化乙酰化物的α-氢以质子形式脱去，生成碳负离子若碱性太强则脱去两个氢，生成双缩合物副反应pH过低，不反应保持弱碱性pH7.5-8缩合产物是DL-外消旋体2、工艺过程配料比乙酰化物：甲醛：甲醇=1：0.51：1.25步骤：加入甲醇、甲醛，搅拌，温水调至28-33℃加入事先调成糊状的pH为7的乙酰化物加适量碳酸氢钠调pH7.6-7.8升至30℃时计时，40min内升至42-45℃（<48℃）取样观察晶型：针状消失，只有长方柱状（终点）降温、过滤、低温水洗涤、干燥七对硝基-α-乙酰氨基-β-苯乙酮的制备3、反应条件及影响因素（1）酸碱度对反应的影响pH过低，不反应pH过高，生成双缩合物（2）温度的影响过高，甲醛挥发过低，甲醛聚合（3）甲醛含量的影响含量直接影响反应。36%以上的甲醛为无色透明液体若有混浊，表示有聚醛存在七对硝基-α-乙酰氨基-β-苯乙酮的制备4、注意事项控制pH7.5-8。调pH要迅速，准确反应温度自然上升，终点温度不得低于38℃若甲醛出现混浊，必须回流解聚，方能使用测反应终点不到时，应酌情补加甲醛以上由对硝基苯乙酮的溴化反应开始，到成盐、水解、乙酰化、缩合为止，这5步无需分离出中间体，可连续地“一勺烩”完成收率为84-85.5%七对硝基-α-乙酰氨基-β-苯乙酮的制备八DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备1、工艺原理异丙醇铝/异丙醇选择性高、不还原硝基主要副产物八DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备2、工艺过程配料比缩合物：铝片：异丙醇铝：三氯化铝：盐酸：水：10%NaOH=1：0.23：3.62：0.19：4.76：1.26：适量（1）异丙醇铝的制备加洁净干燥的铝片加三氯化铝、和异丙醇加热回流，2h后温度升至130℃左右停止加热、自然升温，加入余下的异丙醇继续回流至铝片全部作用，无氢气产生。所制溶液压入还原反应罐八DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备（2）还原反应异丙醇铝/异丙醇溶液冷却至35-37℃搅拌15分钟左右，加三氯化铝维持温度44-46℃反应1h使部分异丙醇铝转变为氯代异丙醇铝将缩合物抽入反应罐60-62℃反应4h（3）水解将反应液压至盛有水和少量盐酸的水解罐中搅拌，热水调温至70-73℃，保温0.5h八DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备减压蒸出含水异丙醇稍冷，加入上批的“亚胺物”和浓盐酸升温至76-80℃，反应1h同时减压回收异丙醇冷至3℃，保温10h左右，结晶过滤，母液回收铝盐（4）中和将“氨基醇”盐酸盐加少量母液溶解分离除去液面的红棕色油状物加碱液中和至pH7.6-7.8，析出氢氧化铝八DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备活性炭50℃脱色，过滤滤液用碱中和至pH9.5-10冰盐水冷冻至3℃左右，析出混旋氨基物母液可以套用来溶解“氨基物”盐酸盐还原、水解、中和三步收率为86%（5）回收将母液和洗液送至回收釜，调温35-40℃，pH9.5-10滴加苯甲醛、反应1h过滤得白色亚胺物将水、30%盐酸、亚胺物一次投入水解釜搅拌升温至90℃，保温反应6h八DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备同时减压回收苯甲醛降温至40-45℃，冰盐水冷至3℃，10h，过滤得氨基物盐酸盐3、反应条件和影响因素（1）水分对反应的影响制备异丙醇铝时，水分能引起异丙醇铝的水解不利于还原反应（2）异丙醇用量对反应的影响还原反应是可逆反应，异丙醇过量有利于正反应起溶剂作用八DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备4、注意事项异丙醇铝必须新鲜配制，否则影响收率。三氯化铝吸水性极强，放热剧烈，严禁一次倒入釜内，造成喷料伤人。异丙醇铝制备和还原反应必须无水条件（0.2%以下）异丙醇铝制备和还原反应必须控制温度，温度过高会使反应剧烈，产生大量氢气，易引起爆炸着火。异丙醇铝/异丙醇溶液静置前必须保持正常回流，温度不低于80℃，静置后抽料温度不低于70℃八DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备九D-(-)-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备1、工艺原理（1）利用形成非对映体的拆分法优点纯度高，操作方便，易于控制缺点成本高（2）诱导结晶法条件必须是消旋混合物消旋体的溶解度必须大于任一单旋体的溶解度特点原材料消耗少、设备简单拆分收率较高，成本低廉缺点光学纯度较低工艺条件控制麻烦九D-(-)-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备2、工艺过程——诱导法配料比DL-氨基物：L-氨基物：36%盐酸=1：0.14：0.45步骤在稀盐酸中加入DL-氨基物和L-氨基物升温至60℃溶解完全活性炭脱色过滤降温至35℃，析出L-氨基物，过滤重复操作母液循环套用九D-(-)-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备粗制D-氨基物，酸碱处理、脱色精制在pH9.5-10析出精制品，甩滤、洗涤、干燥收率：94.5%-95%3、反应条件的影响（1）拆分母液配制对拆分的影响要选用含量高，结晶好、色泽好的氨基物盐酸盐或混旋氨基物、右旋氨基物（2）连续拆分次数对拆分的影响连续拆分60-80次脱色一次并调整配比九D-(-)-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备4、注意事项拆分时真空度必须保持在0.07MPa以上，蒸汽压保持在0.05MPa以上，内温不得高于68℃，低温水应保持在10-18℃之间，总体积控制在1600-1660L之间。氨基物不稳定，遇空气易氧化，故不能混入金属杂质。九D-(-)-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1,3丙二醇制备十、氯霉素的制备工艺原理二氯乙酰化辅助反应副反应十、氯霉素的制备2、工艺过程配料比精制D-氨基物：二氯乙酸甲酯：甲醇=1:0.75:1.61步骤二氯乙酸甲酯的制备搅拌下，加甲醇、碳酸钠、氰化钠升温至65℃，回流30min，控温60-75℃在0.5h内加完三氯乙醛，反应0.5h加水稀释溶解未反应的盐，分出酯层减压蒸馏，蒸出二氯乙酸甲酯用10%碳酸钠、水洗涤，用氯化钙干燥十、氯霉素的制备氯霉素的制备加甲醇、二氯乙酸甲酯搅拌，加入D-氨基物（含水0.3%）60℃下反应1h活性炭脱色过滤滤液中加蒸馏水，析出氯霉素冷至7℃过滤、洗涤甩滤30min，出料，干燥收率96%十、氯霉素的制备成品母液的升膜回收送入高位槽，预热在真空度0.06MPa以上，蒸汽压0.15-0.2MPa下，以流速600-650L/h进入升膜浓缩器进行减压升膜浓缩3-4h后，冷至5℃，过滤，滤液回收亚胺物浓缩滤液回收亚胺物（同第八步）成品盐酸盐制取左旋氨基物活性炭脱色15min，加碱中和至pH7.2-7.5再脱色15min，压滤，滤液二次中和至pH9.0-9.5过滤，冲洗，甩干，干燥得左旋氨基物收率：65.5-66.8%十、氯霉素的制备3、反应条件及影响因素（1）水分对反应的影响有水存在时，二氯乙酸甲酯会水解，则二氯乙酸会与氨基物成盐，影响反应进行（2）配比对反应的影响二氯乙酸甲酯要适当过量，保证反应完全甲醇适当。太少影响产品质量太多影响产品收率十、氯霉素的制备4、注意事项氰化钠是剧毒品，使用时必须遵守操作规程，由专人保管，投料时由专人审核。皮面与无机酸类接触，投料后工具要清洗干净，空桶须用硫酸亚铁处理制备二氯乙酸甲酯过程中，洗涤酯的水必须经过硫酸亚铁处理后才能排入下水道十、氯霉素的制备浓缩滤液回收亚胺物的过程，应控制加醛的时间、温度和回流状况二氯乙酰化反应应在无水条件下进行，水的存在可以导致副反应发生。十、氯霉素的制备外消旋体的分离技术.外消旋体分离方法

等量对映体的混合物，其旋光性相互抵消，没有旋光能力，称为外消旋体。将外消旋体分为对映体的过程，叫做对映体分离（resolution）。广义地讲，对不等量的对映体混合物进行分离，也属于对映体分离的范畴。生物分离法化学分离法目录结晶分离法色谱分离法.结晶分离法

在一个外消旋混合物的热饱和溶液中加入其中的一个纯对映体的晶种，然后冷却，则同种的对映体将附在晶体上析出（晶种起晶法原理）；滤去晶体后，母液重新加热，并补加外消旋体使之达到饱和，冷却使另一对映体析出（重结晶原理）。这样交替进行，可方便地获得大量纯对映体结晶。

D,L-氨基醇水溶液D-氨基醇80℃冷至20℃D-氨基醇晶体母液80℃浓缩冷至20℃L-氨基醇晶体母液D,L氯霉素的母体氨基醇的结晶分离示意图

生物酶、微生物、细菌等生物源具有非常专一的反应特性。利用酶可以选择性地使外消旋体中的一个对映体发生反应，如降解，从而达到分离的目的。因此，这一方法也称为“生物化学分离法”。

1858年，Pasteur就观察到：外消旋酒石酸在酵母或青霉的存在下进行发酵，天然的（+）-酒石酸铵逐渐被消耗，而经过一段时间之后，从发酵液中分离出纯的（-）-酒石酸铵。这是微生物代谢了天然的（+）-酒石酸，而留下了（-）-酒石酸。.生物分离法

生物分离特点：立体专一性强、分离效率高和生产条件温和。目前，酶法分离已从水溶液向有机介质发展。D,L-苯基甘氨酸(PG)(CH3C)2-OOD,L-乙酰PGL-氨肽酶L-PGD-乙酰PG水解/H+D-PGD,L-PGH2SO4/加热(外消旋化)

D,L－苯基甘氨酸外消旋体的酶分离

化学分离的原理：利用合适的分离性质差异来进行分离。

常见的化学分离方法：

●沉淀与结晶：溶解度

●蒸馏：蒸气压

●萃取：分配系数

●色谱：分配系数.化学分离法

如果外消旋体的分子含有某些活性基团，如羧基、氨基、羟基和双键等，可让其与某种旋光活性的化合物（称为分离剂）进行反应，生成两种非对映体。利用非对映体在分离性质上的差别可将其分开。换句话说，化学分离的原理是将具有相同性质的对映体转变为具有不同性质的非对映体来进行分离。分离过程一般包括如下三个步骤：手性试剂衍生分离非对映体分解或还原单个对映体化学分离法原理(+)_-扁桃酸的分离CHOHCOOH*-扁桃酸_(+)(-)-麻黄碱OH-(-)-麻黄碱盐酸盐(-)-麻黄碱-(-)-麻黄碱(-)-扁桃酸(+)-扁桃酸-+乙醇结晶分离--扁桃酸(+)(-)-麻黄碱-扁桃酸(-)-(-)-麻黄碱H++HCCOOHL-(+)-扁桃酸D-(-)-扁桃酸COOHCHOHHOH手性试剂衍生分离非对映体分解单个对映体.化学分离的关键是选择合适的分离剂◆分离剂（1）容易与外消旋体中的两个对映体结合生成非对映异构体。分离后，又容易再生出原来的对映体。如酸碱反应。（2）所形成的非对映异构体溶解度有较大的差别，其中之一容易结晶。（3）分离剂应达到旋光纯。从原理上，分离后对映体纯度不会超过分离剂纯度。假定分离剂(-)-B碱的旋光纯度为90%（即含有10%的(+)-B），被用来分离(±)-A酸，那么所形成的盐中将有10%的含量。（4）分离剂应廉价易得，或可方便回收.色谱分离法与经典的对映体分离法相比，色谱法具有许多明显的优越性，可以满足各种条件下对映体分离和测定的要求。能够进行简便快速的定性定量分析，也能进行制备规模的分离和微量测定。目前，色谱法已成为光学分离最有用的方法。历史上，曾采用一些天然手性吸附剂，如淀粉、蔗糖、羊毛等成功分离一些外消旋体。现代制备色谱在分离外消旋体方面更是发挥更大的作用。如选用分离能力很强的手性固定相填充剂，用大柱子，一次性能分离几十克量的外消旋体，并达到99%的旋光纯度。.原理

手性色谱的原理是通过待分离对映体与手性固定相之间的可逆相互作用，根据形成缔合物的难易程度和稳定程度，经过多次质量交换后，达到对映体间的分离。手性分离原理包括主-客体作用、络合作用、配体交换、相分离、离子交换等。核心是分子手性识别作用，即对映体与固定相间的相互作用。高效液相色谱法气相色谱法薄层色谱法超临色谱法毛细管电泳逆流色谱—离心分配色谱法.常用于手性分离的色谱技术在这些色谱方法中，高效液相色谱法不会因高温而使溶质构型发生变化和失去生物活性，柱容量高，具有发展成实验和工业规模对映体制备分离的巨大潜力。氯化过程氯化过程氯化：指化合物中引入氯元素，生成含氯化合物的反应，其产物用途广泛。氯化过程的主要产物是氯代烃，氯代烃是指烃的氯取代化合物，即脂肪烃、脂环烃和芳烃中的一个或多个，甚至全部氢原子被氯原子取代生成的化合物。烃类氯化物具有优良的不燃性，是极好的阻燃材料和灭火剂，也是高分子材料的重要单体，可合成工业和民用产品。

氯代烃的主要生产方法

氯乙烯

平衡氧氯化生产氯乙烯的基本原理及工艺

平衡氧氯化法技术进展氯代烃的主要生产方法原料：相应的烃、醇、氯代烃等；氯化剂：氯、氯化氢和许多有机及无机氯化物；方式：热、光或催化剂促进反应。生产过程的化学反应：

☆1、取代氯化；（强放热反应）

☆2、加成氯化；（放热反应）3、氢氯化；（烯烃的氢氯化是弱放热反应；炔烃的氢氯化是强放热反应；4、脱氯化氢反应；（吸热反应）

☆5、氧氯化反应；6、氯解反应

氯乙烯（VC）氯乙烯的性质和用途理化性质：CH2=CHCl，相对分子质量62.5，沸点-134℃；通常状态下是无色气体，具有微甜气味，微溶于水，溶于烃类、醇、醚、丙酮等有机溶剂中，易液化。易燃易爆：与空气混合的爆炸极限为4％～22％；3.6～31%；VC化学性质表：危害资料表：

有毒：氯乙烯通常由呼吸道进入人体，会引起急性和慢性中毒，对人体的神经系统、消化系统和皮肤组织产生损害。①吸入性中毒之症状②皮肤接触性中毒之症状氯乙烯液体接触皮肤，则会因氯乙烯急速吸热蒸发而导致冻伤，浸在液体中则会引起中度的化学性灼伤。③眼睛接触性中毒之症状氯乙烯液体接触眼睛，会产生立即的疼痛、严重刺激及冻伤的永久伤害。用途：氯乙烯的用途很广，除少量用于制备三氯乙烷外，主要应用是生产聚氯乙烯树脂，故常称为氯乙烯单体（VCM）。聚氯乙烯为五大合成树脂之一，是无定形结构的白色粉末，有较好的机械强度，有优异的电介性能，对光和热的稳定性差。由于其价廉易得、应用广泛，因此需求量和产量逐年上升，广泛用于工业、农业和建材行业。氯乙烯的生产方法1.乙炔法乙炔与氯化氢加成催化反应生成氯乙烯于1930年实现工业化。此反应可以是气相，也可以是液相反应，工业上采用气相法，其反应式为：反应器：采用列管式，分成两组：第一组装入使用过的催化剂，第二组装入新催化剂。操作条件：温度130～180℃，绝对压力0.12～0.15MPa，原料气配比C2H2：HCl=l：0.5～l：l.0(摩尔)，乙炔空速为30～60h-1。催化剂：氯化汞，载体是活性炭，一般HgCl2的含量为10％～20％。

催化剂HgCl2是易挥发的物质，直接影响乙炔的转化率和氯乙烯的收率。

联合平衡法单耗副产比例从表中可以看出，平衡氧氯化法的优越性：

副产物很少，若用纯氧作氧化剂，其排放的气量可大为减少。因此，平衡氧氯化法被广泛采用，特别西欧国家，就目前世界氯乙烯产量来说，有90％是采用平衡氧氯化法生产的。我国的实际情况：目前，中国氯乙烯的生产工艺比较落后，原料不尽合理，电石乙炔法产量占总产量的70％左右，成本较高，生产能力较小，全国其有80余家生产厂，其中年产20万t氯乙烯只有2家，年产5万t的有8家。二氯乙烷有两种异构体：

1，2-二氯乙烷为对称异构体（沸点83.5℃，高毒性物质）1，1-二氯乙烷为不对称异构体（沸点57.3℃，低毒类）两者均为无色、易挥发、具有氯仿气味的油状液体。EDC理化性质：外观与性状：无色或浅黄色透明液体，有类似氯仿的气味。闪点(℃)：13（中闪点易燃液体）引燃温度(℃)：413爆炸上限%(V/V)：16.0爆炸下限%(V/V)：6.2EDC危险性概述：健康危害：对眼睛及呼吸道有刺激作用；吸入可引起肺水肿；抑制中枢神经系统、刺激胃肠道和引起肝、肾和肾上腺损害。

急性中毒：其表现有二种类型，一为头痛、恶心、兴奋、激动，严重者很快发生中枢神经系统抑制而死亡；另一类型以胃肠道症状为主，呕吐、腹痛、腹泻，严重者可发生肝坏死和肾病变。慢性影响：长期低浓度接触引起神经衷弱综合征和消化道症状。可致皮肤脱屑或皮炎。

环境危害：该物质对大气臭氧层破坏力极强。燃爆危险：本品易燃，高毒，为可疑致癌物，具刺激性。消防措施

危险特性：

易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。受高热分解产生有毒的腐蚀性烟气。与氧化剂接触发生反应，遇明火、高热易引起燃烧，并放出有毒气体。其蒸气比空气重，能在较低处扩散到相当远的地方，遇火源会着火回燃。有害燃烧产物：

一氧化碳、二氧化碳、氯化氢、光气。灭火方法：

喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。处在火场中的容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音，必须马上撤离。

灭火剂：泡沫、干粉、二氧化碳、砂土。用水灭火无效。

平衡氧氯化生产氯乙烯的基本原理及工艺所涉及的化学反应包括：①乙烯直接氯化；②乙烯与氯化氢的氧氯化；

③1，2-二氯乙烷的裂解反应。工艺单元主要包括：①直接氯化单元（低温氯化工艺，高温氯化工艺）②氧氯化单元；（固定床工艺和流化床工艺，空气法和氧化法）

③二氯乙烷净化单元；④二氯乙烷裂解单元；（气相进料和液相进料）

⑤氯乙烯精制。

图9-13平衡氧氯化法制氯乙烯流程示意图(P130)1-氧氯化反应器；2-骤冷塔；2’-分离器；3-吸收塔；3’-解吸塔；4-汽提塔；5-直接氯化反应器；6-轻组分塔；7-重组分塔；8-裂解炉；9-氯化氢分离器；10-氯乙烯塔直接氯化单元

FeCl3主反应：CH2=CH2+Cl2CH2Cl-CH2Cl（EDC）[放热]副反应：CH2=CH2+Cl2CH2=CH2ClCH2Cl-CH2Cl+Cl2CH2Cl-CHCl2+HClCH2=CH2+HClCH3-CH2Cl

1、直接氯化反应的影响因素①溶剂极性溶剂，以产物EDC本身作溶剂。（气液反应）②温度反应温度低于250℃。③催化剂虽然直接氯化反应可在无催化剂条件下进行，但为了促进加成反应，抑制多氯化物，采用催化剂为好，目前工业上采用FeCl3催化剂，添加NaCl助催化剂改善催化剂的性能。催化剂虽然越多，反应速率和选择性越高，但催化剂一定要适量，并保持在溶液中的均匀分布！④原料配比乙烯过量5～25%。⑤杂质严格控制原料气中氧气、水分（＜5×10-5）和硫酸根（＜2×10-6）的含量。2、直接氯化单元该单元包括：直接氯化反应、EDC酸洗和碱洗。直接氯化反应的反应器：气液塔式反应器。

反应器为内衬瓷砖的钢制设备，反应器中央安装套筒内件，套筒内填装铁环填料。反应器外装两台外循环冷却器，将反应热及时移出反应区。酸洗的目的：除去氯化反应产物中的氯化铁，以防止碱洗时形成氢氧化铁，在EDC精制时堵塞轻组分和重组分塔的塔釜。碱洗的目的：处理游离氯、氯化氢和三氯乙醛，防止下游设备的腐蚀，以及三氯乙醛和EDC在轻组分塔中形成共沸物。按照产物的出料方式，直接氯化分为：

低温氯化、中温氯化和高温氯化技术。低温氯化是在EDC沸点（83.5℃）以下进行反应，粗产品液相采出。中温氯化是在EDC沸点以上进行反应，反应温度通常为90～100℃，生成的EDC以气相出料。高温氯化是反应温度为120℃左右。图9-15环流反应器结构示意图(P311)1-环流反应器；2-精馏塔低温氯化法工艺流程示意图(P310)1-氯化塔；2-循环冷却器；3-催化剂溶解罐；4-过滤器；5，6-洗涤分层器乙烯氧氯化反应1、主反应CH2=CH2+2HCl+1/2O2CH2Cl-CH2Cl+H2O副反应CH2=CH2+2O22CO+2H2OCH2=CH2+3O22CO2+2H2OCH2Cl-CH2Cl+HCl+1/2O2C2H3Cl3+H2OCH2=CH2+HCl+1/2O2CH2=CHCl+H2O2、催化剂：金属氯化物，其中氯化铜活性最高，选择性最好。载体一般选用γ-Al2O3。可分为三种类型：单组分催化剂：单铜催化剂，其中活性组分为氯化铜。双组分催化剂：氯化铜+（碱金属或碱土金属）KCl+γ-Al2O3多组分催化剂：氯化铜+（碱金属或碱土金属）KCl+稀土金属氯化物+γ-Al2O33、反应条件的确定（1）温度乙烯氧氯化反应是强放热反应，主反应的反应热为251kJ/mol，完全氧化反应的反应热为1324.6kJ／mol，因此反应温度的控制是十分重要的。①从动力学上讲，升高温度有利于反应速率的加快，如图9-7所示，当反应温度高于250℃时，生成1.2-二氯乙烷的反应速率随温度升高而增加缓慢，但此时的副反应加快，生成CO和CO2量增加，多氯产物也随之增加，必然导致l.2-二氯乙烷选择性下降。图9-7温度对反应速率的影响

从图9-8和图9-8’中可知，当1.2-二氯乙烷的选择性最高时，其反应温度大约在250℃，在此温度下，乙烯完全氧化反应开始加快，故操作温度应低于250℃以下较为适宜。

图9-8温度对反应速率的影响

图9-8’温度对乙烯燃烧反应的影响②温度过高会使催化剂的活性组分CuCl2挥发流失加快，导致活性下降也快，寿命缩短。③主反应是强放热反应,从生产安全的角度考虑,必须对反应过程的温度进行严格控制。

综合三方面的原因，反应温度宜低些，最适宜的操作温度范围与使用的催化剂有关。当选择高活性的氯化铜催化剂时，220～230℃较为适宜。（2）压力从提高乙烯氧氯化反应速率的角度看，增加反应压力是有利的，但是同时也加快了副反应的生成速率，特别是当压力增加到某一值时，副反应氯乙烷生成速率急剧增加，反而使1，2-二氧乙烷的选择性下降。综合的结果，反应压力不宜过高，避免造成原料的浪费。通常在1MPa以下，流化床压力宜低，固定床压力可稍高。（3）原料的配比及纯度乙烯氧氯化反应式可知，原料气中乙烯、氯化氢和氧气的理论摩尔比为l：2：0.5，在实际工业生产中，乙烯和氧气是过量的，其目的是，尽可能使氯化氢完全转化。乙烯也不能过量太多，只要能使氯化氢接近完全转化即可。氧气的过量也要适当，大约过量50%。氯化氢最好不过量，否则过量的氯化氢会吸附在催化剂表面，使催化剂颗粒膨胀，引起流化床床层升高过快，甚至出现节涌。典型工业操作原料配比为：乙烯：氯化氢：氧气=1.05：2：0.75原料乙烯的纯度对氧氯化的反应影响很小，因此可以用浓度较低的乙烯。如可以使用70%乙烯和30%惰性组分的原料，惰性组分能带走反应热，使反应体系的温度较易控制。但原料乙烯中的不饱和烃含量必须严格控制！原料HCl的纯度很重要，一般采用加氢精制，使乙炔含量控制在2×10-4以下。（4）空速为使氯化氢接近完全转化，需要的接触时间较长，但接触时间过长反而使氯化氢的转化率下降，其原因可能是发生二次反应的结果。活性低的催化剂，适宜空速较低；活性好的催化剂，适宜空速较高。一般范围为：250～350h-14、氧氯化法工艺过程根据所采用的氧化剂的不同，分为空气法和氧气法。项目空气法氧气法原料来源工艺流程催化剂用量占地面积环境污染来源丰富，价格低廉流程长，需吸收、解吸装置，处理空气中的EDC单位体积催化剂反应效率低大尾气排放量大，污染大需建空分装置，成本高不需吸收、解吸装置反应效率高小尾气排放量少图9-16乙烯氧氯化制二氯乙烷工艺流程（空气）1-加氢反应器；2-汽水分离器；3-氧氯化反应器；4-催化剂储罐；5-压缩机（1）固定式氧氯化反应器优缺点：转化率高，但传热较差，固定床反应管存在热点，易产生局部温度过高使反应选择性下降,活性组分流失加快,催化剂使用寿命缩短。（2）流化床氧氯化反应器优点：床内固体颗粒粒度较小，又是分布在气流中，气固相接触面积大，传热传质优良，床内温度分布均匀，控温容易；缺点：催化剂磨损较大，物料返混严重。图9-17流化床乙烯氧氯化反应器构造示意图1.乙烯和HCl入口;2.空气入口;3.板式分布器;4.管式反应器;5.催气剂入口;6.反应器外壳;7.冷却管组;8.加压热水入口;9、11、12.旋风分离器;10.反应气出口;13.人孔;14.高压水蒸气出口二氯乙烷净化单元(P313)流程一共有三种方案：三塔、四塔、五塔。组分含量（质量分数）%组分含量（质量分数）%EDC水铁苯99.5

＜10-5＜3×10-7＜2×10-31，1，2-三氯乙烷三氯乙烯1，3-丁二烯＜10-4＜10-4＜5×10-5二氯乙烷热裂解单元1、反应条件的确定（1）温度

二氯乙烷裂解反应是可逆吸热反应，提高温度对热力学和动力学都有利。确定反应温度要综合考虑二氯乙烷转化率和收率两个因素，通常选在500～550℃范围内。（2）压力二氯乙烷裂解反应是体积增加的可逆反应，从热力学角度：提高压力对反应不利；从动力学角度：增加压力可提高反应速率和设备的生产能力。从其他方面：①增加压力可以使气体密度增加，有利于抑制二氯乙烷分解析碳反应；②改善气体的导热性能；③有利于产物氯乙烯和副产物氯化氢的冷凝回收。综合考虑，生产中采用加压操作！目前有：低压法、中压法、高压法三种工艺。（3）原料纯度原料二氯乙烷中：1，2-二氯丙烷含量小于0.3%；铁离子含量不超过10-4；水分含量低于5×10-6。工业生产对EDC的纯度要求很高，一般在99%以上。（4）空速2、二氯乙烷裂解裂解是将EDC转化为VCM和氯化氢的过程，有气相法和液相法两种。图9-21二氯乙烷裂解炉示意图氯乙烯精制目的：除掉来自裂解单元的氯乙烯中少量未转化的二氯乙烷和产物氯化氢，得到聚合级的氯乙烯单体。最常用的流程：两塔流程和三塔流程。三塔流程包括：氯乙烯精馏塔、汽提塔和氯化氢塔。汽提塔的作用是：将产品中的氯乙烯中所含的少量氯化氢汽提出来。平衡氧氯化法技术进展1、乙烷直接氧氯化工艺C2H6+HCl+O2C2H3Cl+2H2OC2H6+Cl2+1/2O2C2H3Cl+HCl+H2OC2H6+Cl2C2H3Cl+3HCl2.乙烯直接氯化/氯化氢氧化图9-23氯乙烯生产新工艺流程图(1)乙烯直接氯化生成1.2-二氯乙烷，产物1.2-二氯乙烷的纯度可达99.5％，可直接进行热裂解；(2)1.2-二氯乙烷的热裂解和HCl回收。直接生成的和精制循环的l.2-二氯乙烷送入高温炉内，生成氯乙烯及氯化氧气体；(3)氯乙烯产品的精制和l.2-二氯乙烷的回收。经两台精馏塔处理得到产品氯乙烯，并回收未转化的1.2-二氯乙烷；(4)l，2-二氯乙烷精制；(5)氯化氢氧化生成氯气，循环使用。3、乙烯直接取代氯化C2H4+Cl2C2H3Cl+HCl4、其他方法氯化过程概述氯化反应类型1.反应类型（1）加成氯化（2）取代氯化（3）氧氯化（4）氯化物裂解脱氯反应：脱氯化氢反应：高温裂解：工业氯化方法（1）热氯化

热能激发Cl2解离成氯自由基，进而与烃类分子反应生成氯衍生物，活化能高，副反应多，（在气相中进行）。（2）光氯化法

以光子激发Cl2，解离成氯自由基活化能低，反应条件温和（在液相中进行）。（3）催化氯化法非均相催化均相催化（金属氯化物为催化剂）氯化反应机理1.自由基链锁反应机理光氯化、热氯化属此机理链引发：链传递：链中止：产物：四种氯代甲烷的化合物产物组成：与T有关，主要决定于Cl2/CH4比例。2.离子基反应机理（催化氯化属此机理）

苯的取代氯化提出了两种观点阐述离子基反应机理a.第一种观点b.第二种观点氯化剂（1）工业上常用氯化剂有：氯气、盐酸、次氯酸和次氯酸盐等（2）适用场合a.Cl2

气相氯化，一般不用催化剂；

b.HCl活性比氯气差，一般需在催化剂存在；c.次氯酸和次氯酸盐比氯化氢强，比氯气弱；

d.SOCl2、POCl3、PCl3、PCl5活性很高，不稳定；e.金属氯化物如SbCl3、SbCl5

、氯化铜、氯化汞等，它们本身是氯化剂，具有输送氯的功能，同时也用作催化剂。氯乙烯的生产1.氯乙烯生产方法概述（1）乙炔法

乙炔的转化率97%-98%，氯乙烯的产率80%-95%。缺点是乙炔价格贵，催化剂含汞，有毒，会造成环境污染，已经日趋淘汰。

（2）乙烯法优点是乙烯价格比乙炔便宜，无汞污染，缺点是副产物HCl造成新的污染我国目前仍有60%氯乙烯采用此法氯的利用率只有50%，另一半以HCl存在（3）联合法将上述（1）（2）法合并，解决了HCl出路的问题，但汞污染问题及乙炔价格贵的问题依然存在。（4）氧氯化法本法仅用乙烯一种原料来生产氯乙烯，产生的HCl用氧氯化法除去，也没有新的污染问题产生。

乙烯转化率约为95%，二氯乙烷产率超过90%，由于解决了副产物HCl的问题，故生产中需要平衡各种物料量，以保证没有多余的HCl产生。本法与（1）（2）相比，存在工艺路线长，设备多等缺点。世界生产氯乙烯的主要方法(5)乙烷法

正在开发的新方法，已建成1kt/a中式装置

表5-2-02不同氯乙烯工艺的经济比较氯乙烯的用途：主要用于生产聚氯乙烯树脂，约占总用途的96%，少量氯乙烯用于制备氯化溶剂。乙烯氧氯化制氯乙烯目的--HCl的利用主反应：△H=﹣251kJ/mol副反应：（1）乙烯的深度氧化（2）生成氯乙烷和1，1，2－三氯乙烷（3）其它氯衍生物生成CHCl3，CCl4，氯乙烯等催化剂（1）CuCl2/γ-Al2O3单组份催化剂Cuwt%↑，活性↑Cuwt%=5～6％，HCl转化率100％，活性最高。Cu↑，副反应↑Cuwt%>5%，CO2维持在一定水平工业：5％Cu，优点：选择性好缺点：CuCl2易流失（2）CuCl2-KCl/γ-Al2O3双组分催化剂热稳定性增加，活性降低。方向：CuCl2-碱金属氧化物-稀土金属氯化物（3）多组分催化剂为了提高双组分催化剂的活性，又添加了稀土金属氯化物（如氯化铈，氯化镧等）变成多组分催化剂。

采用的反应器有固定床和硫化床两种.反应机理氧化还原机理：试验证据：（1）CH2CH2单独通过氯化铜催化剂有二氯乙烷和氯化亚铜生成；（2）将空气或氧气通过被还原的氯化亚铜时将其全部转化为氯化铜；（3）乙烯浓度对反应速率影响最大。反应动力学在氯化铜为催化剂时由实验测得动力学方程为：当氧的浓度达到一定值后为下式：反应动力学与反应机理一致。工艺条件的影响（1）反应温度强放热反应，温控特别重要。T↑,CO2↑,CO↑,三氯乙烷↑，S↓T↑,CuCl2流失快T>250℃，r二氯乙烷趋于常数，S↓。高活性CuCl2/γ-Al2O3，T=220～230℃（2）反应压力P↑,r↑,S↓

压力不宜太高，选择常压或低压操作。（3）配料比理论：CH2CH2:HCl:O2=1:2:0.5实际：CH2CH2、O2稍过量若HCl过量，催化剂颗粒会胀大，流化床发生节涌。（4）原料气纯度乙炔、丙烯和C4烯烃要严格控制，否则易生成多氯化物。（5）停留时间

τ↑，HCl转化率↑

τ太长，设备生产能力下降，副反应加剧，选择性下降。

170℃加氢使少量乙炔变为乙烯流

化

床

反

应

器1.乙烯和HCl入口2.空气入口3.板式分布器4.管式分布器5.催化剂入口6.反应器外壳7.冷却管组8.加压热水入口9.11.12旋风分离器10.反应器出口13.人孔14.高压水蒸气出口氧氯化为强放热反应，靠加压热水汽化带走反应热，副产中压水蒸汽

管内装填催化剂，管间加压热水作载体，副产中压水蒸气。优点：

1.气体在床层内的流动返混小，有利于抑制串联副反应的反应。2.催化剂的强度和耐磨性要求不高。缺点：1.结构复杂，催化剂装卸困难；2.空速小；3.由于温度轴向分布热点存在，影响催化剂效率固

定

床

反

应

器固定床乙烯氧氯化用空气和氧气作氧化剂时的对比平衡法制氯乙烯△H=﹣171kJ/mol△H=﹣251kJ/mol△H=79.5kJ/mol直接氯化单元

氧氯化单元二氯乙烷分离和精制单元二氯乙烷裂解单元氯乙烯精制单元直接氯化单元：

低温氯化工艺：较早工艺采用低温氯化工艺，温度为40~60℃。

氯化反应器：气液相塔式反应器——为套筒结构，套筒内填装铁环填料。开工前向反应器内充满二氯乙烷液体。乙烯和氯气进入反应器内套筒，与催化剂接触反应生成二氯乙烷。由于加料乙烯和氯气的提升作用，生成的液体二氯乙烷沿内筒上升至内筒上部，而后沿筒外环隙向下流动，形成液体在反应器内的自动循环，使反应器内的温度趋于均匀一致。洗涤除去FeCl3和HCl低温法缺点：

热量没有得到充分利用；液体产物夹带催化剂，增加了洗涤工序；废水多；能耗大。

高温氯化工艺：反应在接近二氯乙烷的沸点条件下进行。常压下二氯乙烷的沸点为83.5℃，在0.2~0.3MPa压力下沸点约为120℃。在液相沸腾条件下进行反应，未反应原料被产物二氯乙烷蒸汽带走，致使产物收率下降，为了提高收率，将反应器设计成一个U型管和一个分离器的组合体。

（未转化乙烯等）（三氯、四氯乙烷等）高温法特点：热量利用合理；气相出料，不会夹带催化剂，省去洗涤工序，不需补充催化剂；无废水；原料利用率高（99%），产物纯度高（99.99%）。二氯乙烷分离和精制单元离开流化床的产物混合物进入骤冷塔冷却至90℃，除去催化剂和HCl，实现了湿式除尘；骤冷塔塔顶出来的气相通过冷却，冷凝成液体进入分层器；分离掉水层以后，得到粗二氯乙烷去精馏塔精制；骤冷塔塔底排出的废水在汽提塔以水蒸气汽提，回收其中的二氯乙烷，冷凝后送入分层器。骤冷塔洗去催化剂和HCl，降温至90℃，类似湿式除尘将水和产物及衍生物分离继续分离夹带气体,回收二氯乙烷，冷凝后返回分层器二氯乙烷裂解单元二氯乙烷进入裂解炉预热段，借助裂解烟气将其预热到220℃，部分二氯乙烷汽化；气液混合物进入分离器，未液化的二氯乙烷在分离器底部引出，过滤，送蒸发器蒸发汽化；汽化后的二氯乙烷再经分离器分离出夹带的液滴；分离器顶部出来的气态二氯乙烷进入裂解炉；裂解气进入骤冷塔，用循环二氯乙烷将裂解气冷却至80~90℃；不凝气部分主要是氯化氢，送至精馏部分氯化氢塔；500~550℃，二氯乙烷转化率50~55%将液体二氯乙烷继续蒸发气化循环液态二氯乙烷冷却，由500~550℃冷却至80~90℃塔底为二氯乙烷、少量氯乙烯、溶解HCl氯乙烯精制单元：将粗氯乙烯进行精制达到聚合级氯乙烯单体氯化氢塔的三股进料为富氯化氢、富氯乙烯、富二氯乙烷；氯化氢塔顶采出氯化氢；塔釜采出主要是氯乙烯和二氯乙烷；氯乙烯塔塔顶采出氯乙烯，塔釜采出二氯乙烷（送回二氯乙烷精馏系统）；氯化过程概述

1.氯化反应类型取代氯化

烃类取代氯化的共同特点：t↑、T↑，或通氯量↑，氯化深度加深，产物中除一氯产物外，还会生成多氯化物，氯化得到的是多种氯化产物。对芳香烃侧链的取代反应，需抑制苯环上氢原子的取代氯化反应。原料烃和氯气中不允许有铁和铝等杂质以及水分存在，因为它们会催化苯环上氢原子的取代氯化反应。加成氯化氧氯化

氯化物裂解

氯化方法热氯化法热能激发氯分子，使其解离成氯自由基，进而与烃类分子反应而生成各种氯衍生物。低温时主要发生加成反应，高温时发生取代反应。光氯化法光子激发氯分子，使其解离成氯自由基，进而实现氯化反应。

在液相中进行，反应条件比较缓和。催化氯化均相催化非均相催化氯化反应机理自由基链反应机理：热氯化和光氯化

脂肪烃的取代氯化反应机理可表达如下:

链引发Cl2→2Cl·

链传递Cl·+RH→R·+HClR·+Cl2→RCl+Cl·

链终止2R·→R-RR·+Cl·→RCl2Cl·→Cl2R·+器壁→非自由基产物

脂肪烃的加成氯化反应机理可表达为:

链引发Cl2→2Cl·

链传递Cl·+CH2＝CH2→ClCH2CH2·ClCH2CH2·+Cl2→ClCH2CH2Cl+Cl·

链终止2R·→R-RR·+Cl·→RCl2Cl·→Cl2R·+器壁→非自由基产物

离子基反应机理：催化氯化

苯的取代氯化反应的历程有两种观点。第一种观点认为可能是催化剂使氯分子极化离解成亲电试剂氯正离子，它对芳核发生亲电进攻，生成σ中间络合物，再脱去质子而得到环上取代的氯化产物。在这种机理中，催化剂和氯形成一种极性络合物，起向苯分子供Cl＋的作用。

第二种观点认为首先由氯分子进攻苯环，形成中间络合物，催化剂的作用是从中间络合物中除去氯离子。研究发现，水分对催化剂的反应活性有明显影响，水分太多，会将催化剂从反应液中萃取出来，反应将被迫停止。水分太少，催化反应十分缓慢。因此有人推测，真正有反应活性的催化剂是FeCl3·H2O的复合物。氯化剂

向作用物输送氯的试剂称为氯化剂。工业上采用的有氯气、盐酸(氯化氢)、次氯酸和次氯酸盐、光气(又称碳酰氯COCl2)、SOCl2、POCl3、金属和非金属氯化物等，工业上常用的氯化剂是氯气、盐酸(氯化氢)、次氯酸和次氯酸盐。

在气相氯化中氯气直接参与反应，不需要催化剂。由于氯化产物比较复杂，主产物(目的产物)的产率较低。在液相氯化中，氯气需要光照或催化剂才能进行氯化反应，但目的产物的收率较高，反应条件缓和，易控制。

氯化氢的反应活性比氯气差，要在催化剂存在下才能进行取代和加成反应。

次氯酸和次氯酸盐的反应活性比氯化氢强，比氯气弱。

乙烯氧氯化制氯乙烯

1.氯乙烯生产方法

乙炔法

乙炔转化率97%～98%，氯乙烯产率80%～95%，主要副产物是1-1-二氯乙烷。乙炔法技术成熟，反应条件缓和，设备简单，副产物少，产率高。缺点是乙炔价贵，催化剂含汞有毒。

乙烯法

氯利用率只有50%，另一半氯以氯化氢的形式从热裂解气中分离出后，可用空气或氧把氯化氢氧化成氯气重新使用，但设备费和操作费均较高，导致氯乙烯生产成本提高。

联合法

上述两法的结合，用乙炔来消耗乙烯法副产的氯化氢。等于在工厂中并行建立两套生产氯乙烯的装置，基建投资和操作费用会明显增加，有一半烃进料是价格较贵的乙炔，致使生产总成本上升，乙炔法的引入仍会带来汞的污染问题。

氧氯化法

乙烯转化率约95%，二氯乙烷产率超过90%，还可副产高压蒸气。由于在设备设计和工厂生产中始终需考虑氯化氢的平衡问题，故这一方法又称为平衡法。该法原料价廉易得、生产成本低、对环境友好。但设备多、工艺路线长，需进一步改进。氧氯化法工艺原理

化学反应氧氯化法生产氯乙烯包括乙烯氯化、乙烯氧氯化和二氯乙烷裂解3个工序。氧氯化的主反应为：

氧氯化的主要副反应：反应机理①氧化还原机理

第1步是反应的控制步骤②乙烯氧化机理反应的控制步骤是吸附态乙烯和吸附态氧的反应。

反应动力学根据上述反应机理，在氯化铜为催化剂时由实验测得的动力学方程式为：

与前述的2种反应机理基本上吻合。

催化剂单组分催化剂：活性成分为氯化铜，选择性好，但氯化铜易挥发，寿命短；双组分催化剂：添加氯化钾，反应活性↓，但催化剂的热稳定性↑↑；多组分催化剂：加入氯化铈、氯化镧等，↑催化活性，↑催化剂的寿命。工艺条件的选择①反应温度

温度对反应速度影响

温度对选择性的影响(以氯计)

反应温度↑，催化剂使用寿命↓，操作安全性↓。反应温度应当愈低愈好。流化床为205～235℃，固定床为230～290℃。

温度对乙烯燃烧反应影响

②反应压力常压或低压操作。加压可提高设备利用率，对后续的吸收和分离操作有利，工业上一般都采用在低压下操作。

③配料比乙烯过量3%～5%，氧也应稍微过量，氯化氢不能过量，原料气的组成在爆炸极限范围外。工业上采用的配比为:

乙烯：氯化氢：氧=1：2：0.5(mol比)。④原料气纯度空气需过滤、洗涤和干燥，除去少量固体杂质和SO2、H2S及水分；氯化氢气体要进行加氢脱炔；原料乙烯中的乙炔、丙烯和C4烯烃的含量必须严格控制，以免给产品的提纯增加难度，并对反应带来不利影响。

⑤停留时间停留时间达10s时，氯化氢的转化率才能接近100%，但停留时间过长，转化率会稍↓，还使设备生产能力↓，副反应